JP5807778B2 - Steering device for cargo handling vehicle - Google Patents

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B66F9/00Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
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    • B66F9/07568Steering arrangements

Description

本発明は、フォークリフトなどの荷役車両に用いる荷役車両用操舵装置に関するものである。 The present invention relates to a steering device for a cargo handling vehicle used in a cargo handling vehicle such as a forklift.

フォークリフトは直角に近いコーナーを旋回することが多い。このような直角に近いコーナーを旋回する際、フォークリフトは後輪が転舵輪になっているので、小舵角で前部(フォーク部分)を軽く旋回方向に向けてから、急操舵で後部をコーナー外側に振るという、フォークリフト特有の操舵操作をする。
一方、フォークリフトは、運転室に設けられた操舵部材と転舵輪である後輪との間の機械的な連結が断たれた、いわゆるステアバイワイヤ式のパワーステアリング装置が採用される。したがって、後輪から操舵部材に返される反力は本来ない。そこで従来、操舵側で模擬の反力を作って運転者に返していた。
Forklifts often turn around corners close to a right angle. When turning around a corner close to a right angle, the rear wheel of the forklift is a steered wheel. Turn the front (fork) lightly in the direction of turning at a small steering angle, and then turn the rear with a sharp steering. The steering operation peculiar to a forklift that swings outside is performed.
On the other hand, the forklift employs a so-called steer-by-wire type power steering device in which the mechanical connection between the steering member provided in the cab and the rear wheel as the steered wheel is cut off. Therefore, there is essentially no reaction force returned from the rear wheel to the steering member. Therefore, conventionally, a simulated reaction force was created on the steering side and returned to the driver.

またステアリングの操舵角と、転舵輪の転舵角との比であるストロークレシオは、従来から比例関係に設定されていた(特許文献1)。   Further, the stroke ratio, which is the ratio between the steering angle of the steering wheel and the turning angle of the steered wheels, has been conventionally set to a proportional relationship (Patent Document 1).

特開2010-264833号公報JP 2010-264833 A

フォークリフトにおいては、その用途上、操舵角の範囲が広く、かつ、操舵の頻度も高い。そのため、運転者のハンドル操作量が大きく負担が大きい。
操舵側で作られる模擬の反力は、図4の「従来特性」のグラフに示すように、ある舵角までは舵角とともにリニアに増大し、その舵角を超えれば一定値を保持するという特性がある。このため、旋回の初期は、反力が小さすぎて操舵力が反力に打ち勝って、操舵角が、運転者の意図する操舵角よりも大きくなってしまうことが多い。また旋回の後期には、急操舵をしなければならないが、大きな反力にさからって急操舵するのに力が必要となり、運転者に作業負担を強いていた。このため、作業効率下がるという問題があった。
Forklifts have a wide range of steering angles and a high frequency of steering for their applications. Therefore, the driver's steering wheel operation amount is large and the burden is large.
The simulated reaction force created on the steering side increases linearly with the steering angle up to a certain steering angle as shown in the graph of “conventional characteristics” in FIG. There are characteristics. For this reason, in the initial stage of turning, the reaction force is too small and the steering force overcomes the reaction force, and the steering angle often becomes larger than the steering angle intended by the driver. In the latter half of the turn, the vehicle must be steered suddenly. However, a large reaction force required a force to steer suddenly, placing a burden on the driver. For this reason, there was a problem that the work efficiency was lowered.

そこで、本発明は、操舵角に対する反力特性を適切に設定することにより、運転者の操舵負担を低減することができる荷役車両用操舵装置を提供することを目的とする。 The present invention, by appropriately setting the reaction force characteristics to the steering angle, and an object thereof is to provide a steering equipment for cargo handling vehicle which can reduce the steering load of the driver.

本発明の荷役車両用操舵装置は、操舵部材と転舵輪駆動機構との機械的な連結が断たれたステアバイワイヤ式を採用する荷役車両用操舵装置であって、転舵輪を転舵させる前記転舵輪駆動機構と、前記操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出部と、前記操舵部材に操舵反力を付与する反力アクチュエータと、前記転舵輪駆動機構を駆動する転舵アクチュエータと、前記転舵アクチュエータを制御する転舵アクチュエータ制御部と、操舵角が第1の切替角以下の第1の舵角領域にあるか、第1の切替角を超える第2の舵角領域にあるかを判定する操舵領域判定部と、操舵角が第1の舵角領域にあるときに操舵角の増加に伴って操舵反力を最大値まで立ち上げ、操舵角が第2の舵角領域に入ると操舵角の増加に伴って操舵反力が前記最大値から減少するように前記反力アクチュエータを制御する反力アクチュエータ制御部とを備えるものである。 Steering device for a cargo handling vehicle of the present invention, there is provided a steering device for a cargo handling vehicle employing a steer-by-wire type which mechanical connection is interrupted between the steering member and the steered wheel drive mechanism, the rolling to steer the steered wheels a steering wheel driving mechanism, wherein the steering angle detection unit that detects a steering angle of the steering member, a reaction force actuator that imparts a steering reaction force to the steering member, a steering actuator for driving the steered wheel drive mechanism, the rolling A steering actuator controller that controls the rudder actuator and whether the steering angle is in the first rudder angle region that is equal to or smaller than the first switching angle or in the second rudder angle region that exceeds the first switching angle A steering area determination unit that increases the steering reaction force to the maximum value as the steering angle increases when the steering angle is in the first rudder angle area, and steers when the steering angle enters the second rudder angle area. The steering reaction force decreases from the maximum value as the angle increases. It is intended and a reaction force actuator control unit that controls the reaction force actuator such that.

この構成によれば、コーナーを旋回する場合、小舵角で前部を軽く旋回方向に向ける際に操舵角が存在する領域を第1の舵角領域に設定すれば、この領域では、操舵角の増加に伴って操舵反力が最大値まで立ち上がっているので、運転者はハンドルを回しながら大きな反力を感じることになる。したがって運転者の意図を超えてハンドルを回しすぎるという恐れが少ない。急操舵で後部をコーナー外側に振る際に操舵角が存在する領域を第2の舵角領域に設定すれば、この領域では、操舵角の増加に伴って操舵反力が最大値から減少しているので、運転者はハンドルを回すに連れて、反力が減少していくのを感じる。したがって、運転者は少ない力で車両の操舵ができるので、運転者の操舵負担を低減することができる。 According to this configuration, when turning a corner, if the region where the steering angle exists when the front part is lightly turned in the turning direction with a small steering angle is set as the first steering angle region, the steering angle is Since the steering reaction force rises to the maximum value as the value increases, the driver feels a large reaction force while turning the steering wheel. Therefore, there is little risk of turning the steering wheel too much beyond the driver's intention. By setting the region where the steering angle is present in shake rear with quick steering the corner outside the second steering angle range, in this region, the steering reaction force with an increase in the steering angle is decreased by a maximum value or al Therefore, the driver feels that the reaction force decreases as the steering wheel is turned. Therefore, since the driver can steer the vehicle with a small force, the steering burden on the driver can be reduced.

前記第1の切替角よりも大きな第2の切替角が設定され、前記転舵アクチュエータ制御部は、操舵角に対する転舵角の比は、操舵角が前記第1の切替角から前記第2の切替角までは、第1の傾きをとり、操舵角が前記第2の切替角以上では前記第1の傾きよりも小さな第2の傾きをとるように前記転舵アクチュエータを制御することが好ましい。従来の技術であれば第1の傾きも第2の傾きも同じ値であったが、本発明では、第1の傾き>第2の傾きとなるので、第2の舵角領域の前半(第1の切替角から第2の切替角まで)で、ストロークレシオが大きく急操舵がしやすくなる。第2の舵角領域の後半(第2の切替角以上)ではストロークレシオは小さくなり操舵は緩やかになる。従って、前述のように、第2の舵角領域にあるときに、操舵角の増加に伴って操舵反力が最大値から減少していくという設定と協働させることにより、運転者は少ない力で急操舵ができるので、運転者の操舵負担を低減することができる。 A second switching angle larger than the first switching angle is set, and the steering actuator control unit determines that the ratio of the steering angle to the steering angle is the steering angle from the first switching angle to the second switching angle. It is preferable to control the steered actuator so as to take a first inclination up to the switching angle and to take a second inclination smaller than the first inclination when the steering angle is equal to or larger than the second switching angle. In the case of the prior art, the first inclination and the second inclination are the same value. However, in the present invention, since the first inclination> the second inclination, the first half of the second steering angle region (the first inclination) (From 1 switching angle to 2nd switching angle), the stroke ratio is large and the steering becomes easy. In the second half of the second rudder angle region (greater than or equal to the second switching angle), the stroke ratio becomes small and the steering becomes gentle. Therefore, as described above, when in the second steering angle range, by setting cooperation of the steering reaction force with an increase in the steering angle is gradually decreased by a maximum value or al, driver less Since it is possible to steer quickly with force, the steering burden on the driver can be reduced.

フォークリフトの概略構成を示す模式的側面図である。It is a typical side view which shows schematic structure of a forklift. 車両用操舵装置の全体を示す構成図である。It is a block diagram which shows the whole steering apparatus for vehicles. 反力系ECU16によって反力制御するための制御ブロック図である。It is a control block diagram for reaction force control by reaction force system ECU16. 反力トルク−操舵角特性記憶部B4に記憶された操舵角θhと目標反力トルクとの関係を図示するグラフである。It is a graph which illustrates the relationship between steering angle (theta) h memorize | stored in reaction force torque-steering angle characteristic memory | storage part B4, and target reaction force torque. 転舵系ECU22によって制御される転舵制御ブロック図である。It is a steering control block diagram controlled by steering system ECU22. 転舵角−操舵角特性記憶部C4に記憶された操舵角θhと目標転舵角との関係(ストロークレシオ)を図示するグラフである。It is a graph which illustrates the relationship (stroke ratio) between steering angle (theta) h memorize | stored in the turning angle-steering angle characteristic memory | storage part C4, and a target turning angle.

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の荷役車両としてのフォークリフト1の概略構成を示す模式的側面図である。フォークリフト1は、車体2と、その車体2の前部に設けられた荷役装置3と、車体2を支持する駆動輪としての前輪5及び転舵輪としての後輪6と、後輪6を転舵させるための車両用操舵装置7とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic side view showing a schematic configuration of a forklift 1 as a cargo handling vehicle of the present invention. The forklift 1 steers a vehicle body 2, a cargo handling device 3 provided at the front of the vehicle body 2, a front wheel 5 as a drive wheel that supports the vehicle body 2, a rear wheel 6 as a steered wheel, and a rear wheel 6. A vehicle steering device 7 is provided.

車両用操舵装置7は、運転室8に設けられた操舵部材10と転舵輪である後輪6との間の機械的な連結が断たれた、いわゆるステアバイワイヤ式のパワーステアリング装置である。本実施形態では、操舵部材10は、ノブ10a付きの手回しステアリングホイールであり、運転者は、ステアリングホイールに回転可能に設けられたノブ10aを把持し、ステアリングホイールを回転させたり止めたりする。   The vehicle steering device 7 is a so-called steer-by-wire power steering device in which the mechanical connection between the steering member 10 provided in the cab 8 and the rear wheel 6 that is a steered wheel is cut off. In this embodiment, the steering member 10 is a hand-wheeled steering wheel with a knob 10a, and the driver holds the knob 10a that is rotatably provided on the steering wheel, and rotates or stops the steering wheel.

図2は、車両用操舵装置7の全体を示す構成図である。車両用操舵装置7は、操舵部材10が連結されたシャフト11と、シャフト11を回転自在に支持する円筒状のコラム12と、操舵部材10の操舵角θhを検出する操舵角センサ13と、コラム12の中に配置され操舵部材10の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ14と、ギヤ17を介して操舵部材10に操舵反力を付与する反力アクチュエータとして機能する反力モータ15と、反力モータ15を駆動制御する反力系ECU16(電子制御ユニット)16とを備えている。操舵トルクセンサ14は、シャフト11の中間に介装されたトーションバーの捩れ角を検出することにより操舵トルクを検出する。操舵角センサ13は操舵部材10のシャフト11の外周に取り付けられた磁石の磁気をホールセンサで検出することによりシャフト11の回転角を検出する。なおこの実施形態では、操舵角センサ13は操舵部材10の中立位置から操舵部材10の正逆両方向への回転角を検出するものであり、中立位置から右方向への回転角を正の値として出力し、中立位置から左方向への回転角を負の値として出力するものとする。反力モータ15はシャフト11と別軸に設置され、ギヤ17によって決まる所定のギヤ比でシャフト11を回転駆動する直流モータである。なお反力モータ15は、コラム同軸に配置されていても良い。   FIG. 2 is a configuration diagram illustrating the entire vehicle steering device 7. The vehicle steering device 7 includes a shaft 11 to which a steering member 10 is connected, a cylindrical column 12 that rotatably supports the shaft 11, a steering angle sensor 13 that detects a steering angle θh of the steering member 10, and a column. 12, a steering torque sensor 14 that detects the steering torque of the steering member 10, a reaction force motor 15 that functions as a reaction force actuator that applies a steering reaction force to the steering member 10 via the gear 17, and a reaction force A reaction force system ECU 16 (electronic control unit) 16 that drives and controls the motor 15 is provided. The steering torque sensor 14 detects the steering torque by detecting the torsion angle of a torsion bar interposed in the middle of the shaft 11. The steering angle sensor 13 detects the rotation angle of the shaft 11 by detecting the magnetism of a magnet attached to the outer periphery of the shaft 11 of the steering member 10 with a Hall sensor. In this embodiment, the steering angle sensor 13 detects the rotation angle from the neutral position of the steering member 10 in both forward and reverse directions, and the rotation angle from the neutral position to the right as a positive value. It is assumed that the rotation angle from the neutral position to the left is output as a negative value. The reaction force motor 15 is a DC motor that is installed on a separate axis from the shaft 11 and that rotates the shaft 11 at a predetermined gear ratio determined by the gear 17. The reaction force motor 15 may be arranged coaxially with the column.

また車両用操舵装置7は、車体に保持され、車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸17と、ラック軸17を移動可能に支持するラック支持体18と、ラック軸17を移動させる転舵モータ19と、転舵モータ19を駆動制御する転舵系ECU22と、後輪6の転舵位置(本明細書では「転舵角」という)を検出する転舵角センサ20とを備えている。転舵モータ19は、ラック支持体18の中に内蔵されているラック同軸型の直流モータである。転舵モータ19の回転運動は、ラック支持体18に内蔵されている転舵ギヤを介してラック軸17の往復運動に変換され、ラック軸17の一対の端部にそれぞれ連結されたタイロッド21L,21Rを介して後輪6に伝達され、これにより後輪6が転舵される。転舵角センサ20は、ラック軸17の変位位置と後輪6の転舵角とが対応することを利用して、ラック軸17の変位位置をストロークセンサで検出することで、後輪6の転舵角を検出している。   Further, the vehicle steering device 7 is moved by the rack shaft 17 that is held on the vehicle body and extends in the left-right direction of the vehicle, the rack support 18 that supports the rack shaft 17 so as to be movable, and the rack shaft 17. A steered motor 19, a steered system ECU 22 that drives and controls the steered motor 19, and a steered angle sensor 20 that detects a steered position of the rear wheels 6 (referred to as “steered angle” in this specification) ing. The steered motor 19 is a rack coaxial DC motor built in the rack support 18. The rotational motion of the steering motor 19 is converted into the reciprocating motion of the rack shaft 17 via the steering gear built in the rack support 18, and the tie rods 21 </ b> L connected to the pair of ends of the rack shaft 17, respectively. This is transmitted to the rear wheel 6 via 21R, whereby the rear wheel 6 is steered. The turning angle sensor 20 detects the displacement position of the rack shaft 17 with a stroke sensor by utilizing the correspondence between the displacement position of the rack shaft 17 and the turning angle of the rear wheel 6. The turning angle is detected.

また操舵部材10の操作に応じて後輪6を転舵させるため、反力系ECU16と転舵系ECU22とは車内LAN(例えばCAN)によって接続されている。
さらに前輪5又は後輪6のロータには、車輪の回転速度を検出する車輪速センサ34が取り付けられている。車輪速センサ34は、車輪のロータの回転速度を光学的に読み取るセンサであって、読み取った回転速度に、タイヤの有効回転半径をかけることにより、車速vを検出する。
Moreover, in order to steer the rear wheel 6 in accordance with the operation of the steering member 10, the reaction force system ECU 16 and the steering system ECU 22 are connected by an in-vehicle LAN (for example, CAN).
Further, a wheel speed sensor 34 for detecting the rotational speed of the wheel is attached to the rotor of the front wheel 5 or the rear wheel 6. The wheel speed sensor 34 optically reads the rotational speed of the wheel rotor, and detects the vehicle speed v by multiplying the read rotational speed by the effective rotational radius of the tire.

転舵系ECU22は、操舵角センサ13によって検出された操舵角に基づいて転舵モータ19を回転駆動する。転舵モータ19の回転は、転舵ギヤを介してラック軸17の往復運動に変換され、ラック軸17の一対の端部にそれぞれ連結されているタイロッド21L,21Rを介して後輪6に伝達され、これにより後輪6が転舵される。
図3は反力系ECU16によって制御される反力制御ブロック図を示す。反力系ECU16の目標反力電流算出部B1には、操舵角センサ13から検出操舵角θhを表す操舵角信号が車内LANを経由して入力される。
The steered system ECU 22 rotates the steered motor 19 based on the steering angle detected by the steering angle sensor 13. The rotation of the steered motor 19 is converted into a reciprocating motion of the rack shaft 17 via the steered gear, and is transmitted to the rear wheels 6 via tie rods 21L and 21R respectively connected to a pair of ends of the rack shaft 17. Thus, the rear wheel 6 is steered.
FIG. 3 shows a reaction force control block diagram controlled by the reaction force system ECU 16. A steering angle signal representing the detected steering angle θh is input from the steering angle sensor 13 to the target reaction force current calculation unit B1 of the reaction system ECU 16 via the in-vehicle LAN.

不揮発性メモリからなる反力トルク−操舵角特性記憶部B4は、操舵角θhと目標反力トルクとの関係を関数として記憶している。
図4の「提案特性」のグラフは、反力トルク−操舵角特性記憶部B4に記憶された操舵角θhと目標反力トルクとの関係を図示している。このグラフにおいて、第1の切替角θh1が設定され、操舵角が第1の切替角θh1以下の第1の舵角領域Iにあるときに操舵角の増加に伴って目標反力トルクを最大値まで立ち上げ、操舵角が第1の切替角θh1を超えた第2の舵角領域IIに入ると操舵角の増加に伴って目標反力トルクが前記最大値から単調に減少するようになっている。目標反力トルクは上限操舵角θh3において、第2の舵角領域IIの範囲内で最も低い値をとる。なお「上限操舵角θh3」はこれ以上操舵部材10を回すことができない角度のことである。
The reaction force torque-steering angle characteristic storage unit B4 including a nonvolatile memory stores the relationship between the steering angle θh and the target reaction force torque as a function.
The graph of “proposed characteristics” in FIG. 4 illustrates the relationship between the steering angle θh stored in the reaction force torque-steering angle characteristic storage unit B4 and the target reaction force torque. In this graph, when the first switching angle θh1 is set and the steering angle is in the first rudder angle region I equal to or smaller than the first switching angle θh1, the target reaction force torque is maximized as the steering angle increases. When the steering angle enters the second steering angle region II where the steering angle exceeds the first switching angle θh1, the target reaction force torque decreases monotonously from the maximum value as the steering angle increases. Yes. The target reaction force torque takes the lowest value within the range of the second steering angle region II at the upper limit steering angle θh3. The “upper limit steering angle θh3” is an angle at which the steering member 10 cannot be turned any more.

第1の切替角θh1は例えば操舵角90度に設定され、上限操舵角θh3は例えば810度に設定されている。目標反力トルクは、第1の切替角θh1である操舵角90度のときに最大値0.6Nmをとるようにされ、上限操舵角810度のときに最低値0.15Nmをとるようにされている。後述する操舵角と後輪6の転舵角との関係(図6の「提案特性」のグラフ参照)を用いて、操舵角90度を転舵角に換算すると8度となる。上限操舵角810度を転舵角に換算すると75度となる。   The first switching angle θh1 is set to, for example, a steering angle of 90 degrees, and the upper limit steering angle θh3 is set to, for example, 810 degrees. The target reaction force torque takes a maximum value of 0.6 Nm when the steering angle is 90 degrees, which is the first switching angle θh1, and takes a minimum value of 0.15 Nm when the upper limit steering angle is 810 degrees. ing. Using a relationship between a steering angle and a turning angle of the rear wheel 6 described later (see the graph of “Proposed characteristics” in FIG. 6), a steering angle of 90 degrees is converted to a turning angle to be 8 degrees. When the upper limit steering angle 810 degrees is converted into a turning angle, it becomes 75 degrees.

この実施例では第1の切替角θh1はタイヤの転舵角に換算して8度に設定されているが、8度に限定されるものではない。第1の切替角θh1は、旋回初期に回される舵角を目安として選定すればよく、例えばタイヤの転舵角に換算して5〜15度の範囲の中から選定すればよい。この範囲のうち、特に8〜10度の範囲から選ぶことが好ましい。
目標反力電流算出部B1は、前述した操舵角θhと目標反力トルクとの関係に基づいて、操舵角θhを目標反力電流に変換する。目標反力電流は、電流制御部B2に入力される。一方、反力モータ15に流れる電流Imが検出され、その反転信号が電流制御部B2に入力され、電流制御部B2で目標反力電流と反力モータ15に流れる電流Imとの差がとられて、この差がPWM出力回路B3に供給され、反力モータ15を駆動するためのPWM駆動信号が生成される。そしてこのPWM駆動信号を反力モータ15に供給することにより、反力モータ15→ギヤ17→シャフト11を介して、操舵部材10に反力トルクが与えられる。
In this embodiment, the first switching angle θh1 is set to 8 degrees in terms of the turning angle of the tire, but is not limited to 8 degrees. The first switching angle θh1 may be selected using as a guide the steering angle that is turned at the beginning of the turn. For example, the first switching angle θh1 may be selected from a range of 5 to 15 degrees in terms of the turning angle of the tire. Among these ranges, it is particularly preferable to select from a range of 8 to 10 degrees.
The target reaction force current calculation unit B1 converts the steering angle θh into a target reaction force current based on the relationship between the steering angle θh and the target reaction force torque described above. The target reaction force current is input to the current control unit B2. On the other hand, the current Im flowing through the reaction force motor 15 is detected, and an inverted signal thereof is input to the current control unit B2, and the current control unit B2 takes the difference between the target reaction force current and the current Im flowing through the reaction force motor 15. This difference is supplied to the PWM output circuit B3, and a PWM drive signal for driving the reaction force motor 15 is generated. By supplying this PWM drive signal to the reaction force motor 15, reaction force torque is applied to the steering member 10 via the reaction force motor 15 → the gear 17 → the shaft 11.

次に図5は、転舵系ECU22によって制御される転舵制御ブロック図を示す。転舵系ECU22の目標転舵角算出部C1には、操舵角センサ13から検出操舵角θhを表す操舵角信号が車内LANを経由して入力される。
不揮発性メモリからなる転舵角−操舵角特性記憶部C4は、操舵角θhと目標転舵角との関係を関数として記憶している。
Next, FIG. 5 shows a steering control block diagram controlled by the steering system ECU 22. A steering angle signal representing the detected steering angle θh is input from the steering angle sensor 13 to the target turning angle calculation unit C1 of the steering system ECU 22 via the in-vehicle LAN.
The turning angle-steering angle characteristic storage unit C4 including a non-volatile memory stores the relationship between the steering angle θh and the target turning angle as a function.

図6は、転舵角−操舵角特性記憶部C4に記憶された操舵角θhと目標転舵角との関係(ストロークレシオ)を図示している。このグラフにおいて、第1の切替角θh1よりも大きく上限操舵角θh3よりも小さい第2の切替角θh2が設定され、操舵角に対する転舵角の比は、操舵角が前記第1の切替角θh1から前記第2の切替角θh2までの舵角領域II−1では、第1の傾きをとり、操舵角が前記第2の切替角θh2から上限操舵角θh3までの舵角領域II−2では前記第1の傾きよりも小さな第2の傾きをとる。すなわち、第1の切替角θh1から上限操舵角θh3まで転舵角同士を直線で結んだ傾き(従来特性)を「第三の傾き」とすると、第1の傾き>第三の傾き>第2の傾き、という不等式が成り立つ。   FIG. 6 illustrates a relationship (stroke ratio) between the steering angle θh stored in the turning angle-steering angle characteristic storage unit C4 and the target turning angle. In this graph, a second switching angle θh2 larger than the first switching angle θh1 and smaller than the upper limit steering angle θh3 is set, and the ratio of the steering angle to the steering angle is such that the steering angle is the first switching angle θh1. In the steering angle region II-1 from the second switching angle θh2 to the second switching angle θh2, the first inclination is taken, and in the steering angle region II-2 from the second switching angle θh2 to the upper limit steering angle θh3, the steering angle A second inclination smaller than the first inclination is taken. That is, if the inclination (conventional characteristic) obtained by connecting the turning angles with a straight line from the first switching angle θh1 to the upper limit steering angle θh3 is “third inclination”, the first inclination> third inclination> second The inequality of the slope is established.

第2の切替角θh2は例えば操舵角400度に設定されている。操舵角400度を目標転舵角に換算すると51度となる。なおこの実施例では第2の切替角θh2はタイヤの転舵角に換算して51度に設定されていたが、51度に限定されるものではない。第2の切替角θh2は、第1の切替角θh1と上限操舵角との間から選定すればよい。
このように設定すれば、フォークリフトが直角コーナリングした後の荷物の積み下ろし(荷役作業)に際して、荷物の前で停車した際の操舵角がII−2の領域にあるので、荷役作業を始める時のフォーク先端の左右方向の微調整操舵(切り込んだり、戻したり)をII−2領域で行う際に、操舵のレシオがスローなので作業がしやすくなる。
The second switching angle θh2 is set to a steering angle of 400 degrees, for example. When the steering angle of 400 degrees is converted into the target turning angle, it becomes 51 degrees. In this embodiment, the second switching angle θh2 is set to 51 degrees in terms of the turning angle of the tire, but is not limited to 51 degrees. The second switching angle θh2 may be selected from the first switching angle θh1 and the upper limit steering angle.
With this setting, when the cargo is unloaded (loading work) after the forklift has cornered at right angles, the steering angle when stopped in front of the load is in the region II-2. When performing fine adjustment steering (cutting and returning) of the tip in the left-right direction in the II-2 region, the steering ratio is slow, so that the work becomes easy.

なお、車両の速度vに応じて、速度vが速いほどストロークレシオを全体的に小さくし、速度vが遅いほどストロークレシオを全体的に大きくする、という設定も可能である。
目標転舵角算出部C1は、前述した操舵角θhと目標転舵角との関係に基づいて、操舵角θhを目標転舵角に変換する。目標転舵角の信号は、電流制御部C2に入力される。一方、転舵角センサ20によって後輪6の転舵角が検出され、その反転信号が電流制御部C2に入力され、電流制御部C2で目標転舵角と後輪6の転舵角検出値との差がとられて、この差がPWM出力回路C3に供給され、転舵モータ19を駆動するためのPWM駆動信号が生成される。そしてこのPWM駆動信号を転舵モータ19に供給することにより、その回転がラック軸17の平行運動に変換され、タイロッド21L,21Rを介して後輪6に伝達され、これにより後輪6が転舵される。
Depending on the vehicle speed v, it is possible to set the overall stroke ratio to be smaller as the speed v is higher, and to increase the overall stroke ratio as the speed v is slower.
The target turning angle calculation unit C1 converts the steering angle θh into the target turning angle based on the relationship between the steering angle θh and the target turning angle described above. The signal of the target turning angle is input to the current control unit C2. On the other hand, the turning angle of the rear wheel 6 is detected by the turning angle sensor 20, and an inverted signal thereof is input to the current control unit C2. The current control unit C2 detects the target turning angle and the detected value of the turning angle of the rear wheel 6. And the difference is supplied to the PWM output circuit C3, and a PWM drive signal for driving the steered motor 19 is generated. Then, by supplying this PWM drive signal to the steering motor 19, the rotation is converted into a parallel motion of the rack shaft 17, and transmitted to the rear wheel 6 via the tie rods 21L, 21R, whereby the rear wheel 6 rotates. Steered.

以上のように本発明の実施形態によれば、フォークリフト1の運転者は、車両旋回時の旋回初期、すなわち第1の舵角領域Iにあるとき、操舵部材10を回し始めて、第1の切替角θh1までは大きな操舵反力を感じながらフォークリフト1を転舵させるので、小舵角で前部を軽く向けるという運転者の意図を超えて操舵部材10を回しすぎる恐れが少ない。そして旋回後期には、操舵角は第1の切替角θh1を超えた第2の舵角領域IIにある。このとき、操舵角の増加に伴って操舵反力が最大値から単調に減少しているので、運転者は操舵部材10を回すに連れて、反力が減少していくのを感じる。したがって運転者は、より少ない力で操舵部材10を回して、フォークリフト1の後部を容易に振ることができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, the driver of the forklift 1 starts turning the steering member 10 at the beginning of turning at the time of turning of the vehicle, that is, in the first rudder angle region I, and performs the first switching. Since the forklift 1 is steered while feeling a large steering reaction force up to the angle θh1, there is little possibility that the steering member 10 is turned too much beyond the driver's intention to turn the front lightly at a small steering angle. In the latter half of the turn, the steering angle is in the second steering angle region II that exceeds the first switching angle θh1. At this time, since the steering reaction force monotonously decreases from the maximum value as the steering angle increases, the driver feels that the reaction force decreases as the steering member 10 is turned. Accordingly, the driver can easily swing the rear portion of the forklift 1 by turning the steering member 10 with less force.

また第2の舵角領域IIの前半舵角領域II−1では、急レシオでフォークリフト1を転舵させることができ、後半舵角領域II−2では、緩やかなレシオでフォークリフト1を転舵させることができる。したがって、第1の切替角θh1から上限操舵角θh3まで転舵角同士を直線で結んだ従来の一定レシオに比べて、最大値から低下したとは言っても操舵反力が比較的大きな前半舵角領域II−1にあるときには、操舵部材10を少し回すだけで大きく旋回させることができる。操舵反力がより低下する後半舵角領域II−2にあるときには、操舵部材10をより多く回さなければならないが、操舵反力が低下しているので、運転者に与える負担は少ない。加えて、領域II−2において荷役作業をするときに、操舵のレシオがスローなので、フォーク先端の位置決め操作がしやすくなる。   Further, in the first half steering angle region II-1 of the second steering angle region II, the forklift 1 can be steered at a rapid ratio, and in the second half steering angle region II-2, the forklift 1 is steered at a moderate ratio. be able to. Therefore, compared to the conventional constant ratio in which the turning angles are connected by a straight line from the first switching angle θh1 to the upper limit steering angle θh3, the first half rudder has a relatively large steering reaction force even though it is reduced from the maximum value. When in the corner region II-1, the steering member 10 can be swiveled greatly by turning a little. When the steering reaction force is in the second half steering angle region II-2 where the steering reaction force is further lowered, the steering member 10 must be rotated more. However, since the steering reaction force is reduced, the burden on the driver is small. In addition, when the cargo handling operation is performed in the region II-2, since the steering ratio is slow, the fork tip positioning operation is facilitated.

このように操舵角に応じて操舵反力の設定と、操舵角に応じた操舵レシオの設定とをともに採用することにより、運転者は少ない力で急操舵がしやすくなり、運転者の操舵負担を低減することができる。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、転舵輪として、車体2の左右にそれぞれ後輪6を設ける構成に代えて、単一の後輪6を車体2の左右方向の中央に設けてもよい。また、上述の実施形態では、転舵輪駆動機構として、転舵モータ19によって駆動するラック軸17を採用したが、電動式油圧ポンプによって駆動する油圧シリンダを採用しても良い。その他、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
By adopting both the setting of the steering reaction force according to the steering angle and the setting of the steering ratio according to the steering angle in this manner, the driver can easily steer suddenly with a small force, and the driver's steering burden Can be reduced.
Although the embodiment of the present invention has been described above, the implementation of the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, instead of the configuration in which the rear wheels 6 are provided on the left and right sides of the vehicle body 2 as steered wheels, a single rear wheel 6 may be provided at the center in the left-right direction of the vehicle body 2. In the above-described embodiment, the rack shaft 17 driven by the steered motor 19 is adopted as the steered wheel drive mechanism. However, a hydraulic cylinder driven by an electric hydraulic pump may be adopted. In addition, various modifications can be made within the scope of the present invention.

1…フォークリフト(荷役車両)、2…車体、3…荷役装置、5…前輪(駆動輪)、6…後輪(転舵輪)、7…車両用操舵装置、10…操舵部材、13…操舵角センサ、14…操舵トルクセンサ、15…反力モータ、16…操舵側ECU、17…ラック軸、19…転舵モータ、20…転舵角センサ、22…転舵側ECU DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Forklift (cargo handling vehicle), 2 ... Vehicle body, 3 ... Cargo handling device, 5 ... Front wheel (drive wheel), 6 ... Rear wheel (steered wheel), 7 ... Steering device for vehicles, 10 ... Steering member, 13 ... Steering angle Sensor: 14 ... Steering torque sensor, 15 ... Reaction force motor, 16 ... Steering side ECU, 17 ... Rack shaft, 19 ... Steering motor, 20 ... Steering angle sensor, 22 ... Steering side ECU

Claims (4)

操舵部材と転舵輪駆動機構との機械的な連結が断たれたステアバイワイヤ式を採用する荷役車両用操舵装置であって、
転舵輪を転舵させる前記転舵輪駆動機構と、前記操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出部と、前記操舵部材に操舵反力を付与する反力アクチュエータと、前記転舵輪駆動機構を駆動する転舵アクチュエータと、前記転舵アクチュエータを制御する転舵アクチュエータ制御部と、操舵角が第1の切替角以下の第1の舵角領域にあるか、第1の切替角を超える第2の舵角領域にあるかを判定する操舵領域判定部と、操舵角が第1の舵角領域にあるときに操舵角の増加に伴って操舵反力を最大値まで立ち上げ、操舵角が第2の舵角領域に入ると操舵角の増加に伴って操舵反力が前記最大値から減少するように前記反力アクチュエータを制御する反力アクチュエータ制御部とを備える、荷役車両用操舵装置。
A steering apparatus for a cargo handling vehicle that employs a steer-by-wire system in which mechanical connection between a steering member and a steered wheel drive mechanism is broken,
Driving said steered wheel drive mechanism for steering the steered wheels, the steering angle detection unit that detects a steering angle of the steering member, a reaction force actuator that imparts a steering reaction force to the steering member, the steering wheel drive mechanism A steering actuator that controls the steering actuator, a second steering actuator that controls the steering actuator, and a second steering angle that is in a first steering angle region that is equal to or less than the first switching angle or that exceeds the first switching angle. A steering area determination unit that determines whether the steering angle is in the steering angle area; and when the steering angle is in the first steering angle area, the steering reaction force is raised to the maximum value as the steering angle increases, and the steering angle is the second the steering reaction force with increasing steering angle and entering the steering angle region and a reaction force actuator control unit that controls the reaction force actuator so as to decrease from the maximum value, the steering apparatus for a cargo handling vehicle.
前記第1の切替角よりも大きな第2の切替角が設定され、
前記転舵アクチュエータ制御部は、操舵角に対する転舵角の比は、操舵角が前記第1の切替角から前記第2の切替角までは、第1の傾きをとり、操舵角が前記第2の切替角以上では前記第1の傾きよりも小さな第2の傾きをとるように前記転舵アクチュエータを制御する、請求項1記載の荷役車両用操舵装置。
A second switching angle larger than the first switching angle is set;
The steered actuator controller has a ratio of the steered angle to the steered angle, wherein the steered angle takes a first inclination from the first switching angle to the second switching angle, and the steering angle is the second The steering device for a cargo handling vehicle according to claim 1, wherein the steering actuator is controlled to take a second inclination smaller than the first inclination at a switching angle greater than or equal to.
前記第1の切替角は、転舵輪の転舵角に換算して、5〜15度である、請求項1又は請求項2記載の荷役車両用操舵装置。 The cargo handling vehicle steering device according to claim 1 or 2, wherein the first switching angle is 5 to 15 degrees in terms of a turning angle of a steered wheel. 前記第1の切替角は、転舵輪の転舵角に換算して、8〜10度である、請求項3記載の荷役車両用操舵装置。 The steering apparatus for a cargo handling vehicle according to claim 3, wherein the first switching angle is 8 to 10 degrees in terms of a turning angle of a steered wheel.
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